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圆锥曲线的综合经典例题[有答案解析]

来源:爱问旅游网
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经典例题精析

类型一:求曲线的标准方程

1. 求中心在原点,一个焦点为

且被直线

截得的弦AB的中点

横坐标为的椭圆标准方程.

思路点拨:先确定椭圆标准方程的焦点的位置(定位),选择相应的标准方程,再利用待定系数法确定、(定量). 解析:

方法一:因为有焦点为

所以设椭圆方程为,,

由,消去得,

所以 解得

故椭圆标准方程为

方法二:设椭圆方程 ,,,

因为弦AB中点,所以,

由得,(点差法)

所以

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故椭圆标准方程为.

举一反三: 【变式】已知椭圆在x轴上的一个焦点与短轴两端点连线互相垂直,且该焦点与长轴上较近的端点的距离为.求该椭圆的标准方

程.

【答案】依题意设椭圆标准方程为(),

并有,解之得,,

∴椭圆标准方程为

2.根据下列条件,求双曲线的标准方程.

(1)与双曲线有共同的渐近线,且过点;

(2)与双曲线有公共焦点,且过点

解析:

(1)解法一:设双曲线的方程为

由题意,得,解得,

所以双曲线的方程为

解法二:设所求双曲线方程为(),

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将点代入得,

所以双曲线方程为即

(2)解法一:设双曲线方程为 由题意易求

=1

又双曲线过点 又∵

,∴,∴

故所求双曲线的方程为.

解法二:设双曲线方程为 将点

代入得

所以双曲线方程为.

总结升华:先根据已知条件确定双曲线标准方程的焦点的位置(定位),选择相应的标准方程,再利用待定系数法确定、.在第(1)小题中首先设出共渐近线的双曲线系方程.然后代点坐标求得方法简便.第(2)小题实轴、虚轴没有唯一给出.故应答两个标准方程. (1)求双曲线的方程,关键是求、,在解题过程中应熟悉各元素(、、、及准线)之间的

关系,并注意方程思想的应用. (2)若已知双曲线的渐近线方程(

).

,可设双曲线方程为

举一反三:

【变式】求中心在原点,对称轴在坐标轴上且分别满足下列条件的双曲线的标准方程. (1)一渐近线方程为

,且双曲线过点

.

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(2)虚轴长与实轴长的比为 【答案】

,焦距为10.

(1)依题意知双曲线两渐近线的方程是,故设双曲线

方程为 ∵点

在双曲线上,

∴,解得,

∴所求双曲线方程为 (2)由已知设 依题意

,

,则,解得

.

(.

)

∴双曲线方程为

或.

3.求满足下列条件的抛物线的标准方程,并求对应抛物线的准线方程:

(1)过点

(2)焦点在直线:

思路点拨:从方程形式看,求抛物线的标准方程仅需确定一次项系数;从实际分析,一般需结合图形确定开口方向和一次项系数两个条件,否则,应展开相应的讨论 解析: (1)∵点

在第二象限,∴抛物线开口方向上或者向左

当抛物线开口方向左时, 设所求的抛物线方程为 ∵过点

,∴

(,

),

∴,∴,

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当抛物线开口方向上时, 设所求的抛物线方程为 ∵过点

,∴

(,

),

∴,∴,

∴所求的抛物线的方程为或,

对应的准线方程分别是 (2)令

,令

,得

. ,

∴抛物线的焦点为

当焦点为时,,∴;

此时抛物线方程

焦点为时,,∴

此时抛物线方程为 ∴所求的抛物线的方程为 对应的准线方程分别是

或,

.

总结升华:这里易犯的错误就是缺少对开口方向的讨论,先入为主,设定一种形式的标

准方程后求解,以致失去一解.求抛物线的标准方程关键是根据图象确定抛物线开口方向,选择适当的方程形式,准确求出焦参数P.

举一反三:

【变式1】分别求满足下列条件的抛物线的标准方程. (1)焦点为F(4,0);

(2)准线为 ;

(3)焦点到原点的距离为1; (4)过点(1,-2);

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(5)焦点在直线x-3y+6=0上. 【答案】

2

(1)所求抛物线的方程为y=16x;

2

(2)所求抛物线的标准方程为x=2y;

22

(3)所求抛物线的方程y=±4x或x=±4y;

(4)所求抛物线的方程为

2

2

(5)所求抛物线的标准方程为y=-24x或x=8y.

【变式2】已知抛物线的顶点在原点,焦点在轴负半轴上,过顶点且倾角为长为

,求抛物线的方程.

(

),又弦所在直线方程为

的弦

【答案】设抛物线方程为

由 ∴

,解得两交点坐标

,解得.

, .

∴抛物线方程为

类型二:圆锥曲线的焦点三角形

4.已知,求

、是椭圆的面积.

()的两焦点,P是椭圆上一点,且

思路点拨:如图求的面积应利用,即

.关键是求.由椭圆第一定义有,由余弦定理有

,易求之.

解析:设

,

,

依题意有

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(1)-(2)得

2

即.

举一反三:

.

【变式1】设为双曲线,则

上的一点,

的面积为( )

是该双曲线的两个焦点,若

A. B. C. D. ,

【答案】依据双曲线的定义有 由 又 所以

【变式2】已知双曲线实轴长6,过左焦点设右焦点

,求

的周长.

,故选A.

、,则

,即

的弦交左半支于、两点,且,

【答案】:由双曲线的定义有: 两式左、右分别相加 得( 即 ∴ 故

【变式3】已知椭圆的焦点是

的周长

.

.

.

,直线是椭圆的一条准线.

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① 求椭圆的方程; ② 设点P在椭圆上,且 【答案】

,求

.

① ②设

.

则 又

.

.

【变式4】已知双曲线的方程是

(1)求这双曲线的焦点坐标、离心率和渐近线方程; (2)设

是双曲线的左、右焦点,点

在双曲线上,且

,求

的大小

【答案】

(1)由得,

∴,,.焦点、,离心率,渐近线方程

为 (2)

.

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【变式5】中心在原点,焦点在x轴上的一个椭圆与双曲线有共同焦点

,又椭圆长半轴与双曲线实半轴之差为4,离心率之比

(1)求椭圆与双曲线的方程; (2)若 【答案】

为这两曲线的一个交点,求

的余弦值.

.

,且

(1)设椭圆方程为(),双曲线方程,

则 ∵

,∴

,解得 ,

.

故所求椭圆方程为 (2)由对称性不妨设交点

,双曲线方程为

在第一象限.设

. .

由椭圆、双曲线的定义有:

解得

由余弦定理有

.

类型三:离心率

5.已知椭圆上的点

和左焦点

,椭圆的右顶点

和上顶点

,当

(O为椭圆中心)时,求椭圆的离心率.

思路点拨:因为,所以本题应建立、的齐次方程,使问题得以解决.

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解析:设椭圆方程为

(),,

则 ∵

,∴

,即

.

即 又∵

,∴. ,

∴.

总结升华:求椭圆的离心率,即求的比值,则可由如下方法求.

(1)可直接求出、;

(2)在不好直接求出、的情况下,找到一个关于、的齐次等式或、用同一个量表示;

(3)若求的取值范围,则想办法找不等关系.

举一反三:

【变式1】如图,和是以

为圆心,以

分别是双曲线的两个焦点,和

是等边三角形,

为半径的圆与该双曲线左支的两个交点,且

则双曲线的离心率为( )

A. B. C. D.

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【答案】连接 令 即

,则,则

是直角三角形,且

所以

,故选D.

【变式2】已知椭圆交于B点,F点是左焦点,且

()与x轴正半轴交于A点,与y轴正半轴

,求椭圆的离心率.

法一: ∵

,

,, ∴

,

又,,代入上式,得,

利用代入,消得,即

由,解得,

∵,∴. ,,即

, 下略)

法二:在ΔABF中,∵ ∴

【变式3】如图,椭圆的中心在原点, 焦点在x轴上, 过其右焦点F作斜率为1的直线, 交椭圆于A、B两点, 若椭圆上存在一点C, 使

. 求椭圆的离心率.

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【答案】设椭圆的方程为 则直线l的方程为:

(,

),焦距为,

由 设点

,消去、

,

,

∵+, ∴C点坐标为.

∵C点在椭圆上,∴.

∴ 又

∴ ∴

【变式4】设

为椭圆的两个焦点,点是以为直径的圆与椭圆的交点,若

,则椭圆离心率为_____.

【答案】如图,点

满足

,且

.

在 ∵

中,有:, ∴

,

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令此椭圆方程为 则由椭圆的定义有

,

,

∴ 又 ∵

, ∴

,∴,即.

6.已知、为椭圆的两个焦点, ,

,

为此椭圆上一点,且.求此

椭圆离心率的取值范围; 解析:如图,令

,

则在中,由正弦定理 ,

∴,

令此椭圆方程为 (),则,,

∴ 即 (),

∴ , ∴ ,

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∵,且为三角形内角,

∴, ∴,

∴ , ∴ .

即此椭圆离心率的取值范围为

举一反三:

.

【变式1】已知椭圆,F1,F2是两个焦点,若椭圆上存在一点P,

使,求其离心率的取值范围.

【答案】△F1PF2中,已知

2

2

2

,|F1F2|=2c,|PF1|+|PF2|=2a,

由余弦定理:4c=|PF1|+|PF2|-2|PF1||PF2|cos120°① 又|PF1|+|PF2|=2a ②

联立① ②得4c=4a-|PF1||PF2|,∴

2

2

【变式2】椭圆为

,若

的焦点为,,两条准线与轴的交点分别

,则该椭圆离心率的取值范围是( )

A. B. C. D.

【答案】由得,即,解得,

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故离心率

.所以选D.

【变式3】椭圆中心在坐标系原点,焦点在x轴上,过椭圆左焦点F的直线交椭圆P、Q两点,且OP⊥OQ,求其离心率e的取值范围.

【答案】 e∈[

,1)

【变式4】双曲线 (a>1,b>0)的焦距为2c,直线过点(a,0)和(0,b),且

点(1,0)到直线的距离与点(-1,0)到直线的距离之和s≥值范围.

【答案】直线的方程为bx+ay-ab=0.

c.求双曲线的离心率e的取

由点到直线的距离公式,且a>1,得到点(1,0)到直线的距离.

同理得到点(-1,0)到直线的距离.

=.

由s≥ 即5a 于是得5

4

c,得≥

2

c,

≥2c. ≥2e.

2

2

即4e-25e+25≤0.

解不等式,得 由于e>1,

≤e≤5.

2

所以e的取值范围是.

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类型五:轨迹方程

7.已知

中,的轨迹方程.

,

,

为动点,若

边上两中线长的

和为定值15.求动点

思路点拨:充分利用定义直接写出方程是求轨迹的直接法之一.应给以重视 解法一:设动点

,且

,

则 ∵

、边上两中点

,

、的坐标分别为,.

∴ 即

从上式知,动点 故动点椭圆,

挖去点

.

到两定点

,

,

.

,

的距离之和为常数30, 为焦点且

,

,

的轨迹是以

∴动点 解法二:设

的轨迹方程是 的重心

(,动点

). ,且

则 ∴ 且

点的轨迹是以

,

,

,.

.

为焦点的椭圆(挖去点

),

其方程为().

又, 代入上式,得()为所求.

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总结升华:求动点的轨迹,首先要分析形成轨迹的点和已知条件的内在联系,选择最便于反映这种联系的坐标形式,建立等式,利用直接法或间接法得到轨迹方程.

举一反三: 【变式1】求过定点的轨迹方程.

【答案】设动圆圆心

, 动圆半径为,

.

且和圆

:

相切的动圆圆心

(1)动圆 (2) 动圆

与圆与圆

外切时,内切时,

. 、

, ,

由(1)、(2)有

∴ 动圆圆心M的轨迹是以

为焦点的双曲线,

且,,.

故动圆圆心

【变式3】已知圆

的轨迹方程为.

的圆心为M1,圆的圆心为M2,一

动圆与这两个圆外切,求动圆圆心P的轨迹方程. 【答案】设动圆圆心P(x,y),动圆的半径为R, 由两圆外切的条件可得: ∴

.

.

∴动圆圆心P的轨迹是以M1、M2为焦点的双曲线的右支,其中c=4,a=2,∴2

b=12,

故所求轨迹方程为

【变式4】若动圆圆心

的轨迹方程.

与圆

:

.

相外切,且与直线:相切,求动圆

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法一:设 依题意点 ∵ ∴ 化简得 法二:设 过

,动圆半径,动圆与直线切于点在直线的左侧,故

,

.

, 即为所求.

,作直线:

.

,

,点

.

,交于

, ∴

依题意有

由抛物线定义可知,点 故

为焦点,:

为所求.

的轨迹是以为顶点,

为准线的抛物线.

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